專(zhuān)利名稱(chēng)：隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法、裝置及短節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于石油地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，特別是關(guān)于石油地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中隨鉆中 子孔隙度測(cè)量的技術(shù)，具體地講是一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法、裝置及 短節(jié)。
背景技術(shù)：
在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中，隨鉆中子孔隙度測(cè)量子系統(tǒng)負(fù)責(zé)地層孔隙度參數(shù)的實(shí)時(shí) 獲取，是系統(tǒng)實(shí)施精確導(dǎo)向的重要保障。因此，地層孔隙度參數(shù)的準(zhǔn)確、可靠獲取，是隨鉆中 子孔隙度測(cè)量系統(tǒng)最核心的技術(shù)。隨鉆中子孔隙度測(cè)量利用了中子與地層作用的物理原理，即通過(guò)隨鉆測(cè)量裝置攜 帶的中子源向周?chē)貙影l(fā)射的高能快中子，實(shí)時(shí)測(cè)量中子在地層中的能量和強(qiáng)度變化，從 而獲得鉆遇地層的孔隙度和其他巖性參數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，基于同位素源的中子孔隙度測(cè)量是一種比較成熟的技術(shù)，中子源 強(qiáng)穩(wěn)定，測(cè)量電路和儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。然而，當(dāng)基于同位素源的中子孔隙度測(cè)量技術(shù)應(yīng)用 在隨鉆測(cè)量的嚴(yán)酷環(huán)境中時(shí)，中子源的安全就成了最大的問(wèn)題和障礙，同時(shí)中子源的中子 發(fā)射監(jiān)測(cè)和控制問(wèn)題也沒(méi)有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法、裝置及短 節(jié)，以解決中子源的安全性問(wèn)題、中子發(fā)射監(jiān)測(cè)和控制問(wèn)題。本發(fā)明的目的之一是，提供一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法，該方 法包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或 下鉆狀態(tài)信號(hào)；監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中子強(qiáng)度信息；根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào)控制加 速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中 子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；根據(jù)下鉆狀 態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息， 如果快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。本發(fā)明的目的之一是，提供一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制裝置，該裝 置包括起下鉆監(jiān)測(cè)單元，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì) 應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或下鉆狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快 中子強(qiáng)度信息；中子源一次關(guān)閉單元，用于根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源關(guān)閉以停 止發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元，用于獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果 快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源 一次開(kāi)啟單元，用于根據(jù)下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi) 啟單元，用于獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè) 到快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。
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本發(fā)明的目的之一是，提供一種鉆鋌短節(jié)，該鉆鋌短節(jié)包括鉆鋌本體；加速器中 子源，安裝于鉆鋌的泥漿液通道內(nèi)，用于發(fā)射中子；起下鉆監(jiān)測(cè)單元，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁 內(nèi)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或 下鉆狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng) 的快中子強(qiáng)度信息；中子源一次關(guān)閉單元，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào) 控制所述的加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元，安裝于鉆鋌的鉆鋌 壁內(nèi)，用于獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快 中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源一次開(kāi)啟單元，安裝于鉆鋌的 鉆鋌壁內(nèi)，用于根據(jù)下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi)啟單 元，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子 強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于復(fù)雜的油氣藏必須采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)來(lái)進(jìn) 行開(kāi)采，而孔隙度參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量對(duì)鉆井導(dǎo)向操作至關(guān)重要。本發(fā)明實(shí)施例在攜帶加速器 中子源的隨鉆中子孔隙度測(cè)量中，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的跟蹤來(lái)自動(dòng)控制中子源的中子發(fā) 射，確保系統(tǒng)操作安全，從而適應(yīng)了隨鉆中子孔隙度測(cè)量中對(duì)加速器中子源的特殊要求。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例鉆鋌短節(jié)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例鉆鋌短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例鉆鋌短節(jié)的中子發(fā)射控制電路原理圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中子發(fā)射控制裝置的工作流程圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的地面控制結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例的隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法包括實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或下鉆狀態(tài)信號(hào) (步驟101)；監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中子強(qiáng)度信息(步驟10 ；根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào) 控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子(步驟10 ；獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射 中子(步驟104)；根據(jù)下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子(步驟10 ；獲取 開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次 控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子(步驟106)。在本實(shí)施例中，由中子發(fā)射控制子系統(tǒng)提供加速器中子源工作所需的供電電壓、 電流及中子發(fā)射所需的激勵(lì)信號(hào)。由中子強(qiáng)度測(cè)量電路及起下鉆監(jiān)測(cè)電路組成中子發(fā)射控 制系統(tǒng)電路，該中子發(fā)射控制系統(tǒng)電路直接與加速器中子源進(jìn)行電器連接，為了避免長(zhǎng)信 號(hào)路徑上的干擾，電路板安裝在中子源電路的鄰近位置并采取相應(yīng)的隔離措施。在中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程中，起下鉆狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，狀態(tài)信號(hào)的輸出 是由硬件實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電路檢測(cè)到儀器處于起鉆狀態(tài)時(shí)，電路輸出高電平，反之輸出為低電 平，該狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)直接輸出到井下中子發(fā)射控制系統(tǒng)電路。這樣，狀態(tài)信號(hào)通過(guò)硬件迅速 地觸發(fā)了控制開(kāi)關(guān)以控制加速器中子源的開(kāi)啟和關(guān)閉。由于加速器中子源只允許在下鉆測(cè)量時(shí)才開(kāi)啟發(fā)射，同時(shí)在地面測(cè)試及配置操作 屬于遠(yuǎn)距離操作，因此為確保中子發(fā)生器的可靠開(kāi)啟/禁止及地面輻射操作的安全，當(dāng)井 下測(cè)量根據(jù)起下鉆狀態(tài)開(kāi)啟或關(guān)斷了中子發(fā)射之后，為了保證萬(wàn)無(wú)一失，中子發(fā)射控制電 路還要查詢(xún)快中子的監(jiān)測(cè)結(jié)果。當(dāng)發(fā)射控制開(kāi)啟之后，如果查詢(xún)結(jié)果為未檢測(cè)到中子，那么 還需再次控制開(kāi)啟中子發(fā)射。同樣地，當(dāng)發(fā)射控制關(guān)斷之后，如果查詢(xún)結(jié)果為能檢測(cè)到中 子，那么還需再次控制關(guān)斷中子發(fā)射。復(fù)雜的油氣藏必須采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行開(kāi)采，而孔隙度參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量 對(duì)鉆井導(dǎo)向操作至關(guān)重要。本實(shí)施例在攜帶加速器中子源的隨鉆中子孔隙度測(cè)量中，實(shí)現(xiàn) 了根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的跟蹤來(lái)自動(dòng)控制中子源的中子發(fā)射，確保系統(tǒng)操作安全。實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)施例的隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制裝置包括起下鉆 監(jiān)測(cè)單元101，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀 態(tài)信號(hào)或下鉆狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元102，用于監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中子強(qiáng) 度信息；中子源一次關(guān)閉單元103，用于根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源關(guān)閉以停止 發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元104，用于獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如 果快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子 源一次開(kāi)啟單元105，用于根據(jù)下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源 二次開(kāi)啟單元106，用于獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息 為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。在本實(shí)施例中，由中子發(fā)射控制子系統(tǒng)提供加速器中子源工作所需的供電電壓、 電流及中子發(fā)射所需的激勵(lì)信號(hào)。由中子發(fā)射控制裝置直接與加速器中子源進(jìn)行電器連 接。在中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程中，起下鉆監(jiān)測(cè)單元101的起下鉆狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)進(jìn) 行的，狀態(tài)信號(hào)的輸出是由硬件實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)起下鉆監(jiān)測(cè)單元101檢測(cè)到儀器處于起鉆狀態(tài) 時(shí)，電路輸出高電平，反之輸出為低電平，該狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)通過(guò)硬件迅速地觸發(fā)了控制開(kāi)關(guān) 以控制加速器中子源的開(kāi)啟和關(guān)閉。由于加速器中子源只允許在下鉆測(cè)量時(shí)才開(kāi)啟發(fā)射，同時(shí)在地面測(cè)試及配置操作屬于遠(yuǎn)距離操作，因此為確保中子發(fā)生器的可靠開(kāi)啟/禁止及地面輻射操作的安全，當(dāng)中 子源一次開(kāi)啟單元105或中子源一次關(guān)閉單元103根據(jù)起下鉆狀態(tài)開(kāi)啟或關(guān)斷了中子發(fā)射 之后，為了保證萬(wàn)無(wú)一失，中子源二次開(kāi)啟單元106或中子源二次關(guān)閉單元104要查詢(xún)快中 子監(jiān)測(cè)單元102的快中子監(jiān)測(cè)結(jié)果。當(dāng)發(fā)射控制開(kāi)啟之后，如果中子源二次開(kāi)啟單元106 的查詢(xún)結(jié)果為未檢測(cè)到中子，那么中子源二次開(kāi)啟單元106需再次控制開(kāi)啟中子發(fā)射。同 樣地，當(dāng)發(fā)射控制關(guān)斷之后，如果中子源二次關(guān)閉單元104的查詢(xún)結(jié)果為能檢測(cè)到中子，那 么中子源二次關(guān)閉單元104需再次控制關(guān)斷中子發(fā)射。復(fù)雜的油氣藏必須采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行開(kāi)采，而孔隙度參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量 對(duì)鉆井導(dǎo)向操作至關(guān)重要。本實(shí)施例在攜帶加速器中子源的隨鉆中子孔隙度測(cè)量中，實(shí)現(xiàn) 了根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的跟蹤來(lái)自動(dòng)控制中子源的中子發(fā)射，確保系統(tǒng)操作安全。實(shí)施例3如圖3所示，本實(shí)施例的鉆鋌短節(jié)包括鉆鋌本體、加速器中子源22和中子發(fā)射控 制裝置。加速器中子源22安裝于鉆鋌的泥漿液通道內(nèi)，用于發(fā)射中子。中子發(fā)射控制裝置 包括起下鉆監(jiān)測(cè)單元101，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò) 程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或下鉆狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元102，安裝 于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中子強(qiáng)度信息；中子源一次關(guān)閉單 元103，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào)控制所述的加速器中子源關(guān)閉以停 止發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元104，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于獲取關(guān)閉加速器中子 源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源 關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源一次開(kāi)啟單元105，安裝于鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于根據(jù)下鉆狀 態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi)啟單元106，安裝于鉆鋌的鉆鋌 壁內(nèi)，用于獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到 快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。如圖4所示為本實(shí)施例的鉆鋌短節(jié)結(jié)構(gòu)。其中，中子發(fā)射控制裝置中的各個(gè)單元 位于加速器源22靶端四下方位置及周?chē)R近的鉆挺20的主體結(jié)構(gòu)上。鉆挺20主要包括 中子監(jiān)測(cè)探頭31、中子屏蔽體30、監(jiān)測(cè)及控制硬件電路27、位于鉆鋌中心的泥漿液通道21。采用加速器中子源輻照鉆孔周?chē)貙?，中子輸出通量可以通過(guò)一定電壓、頻率、寬 度的電脈沖信號(hào)控制。加速器中子源22位于裝置的中心軸線(xiàn)位置，通過(guò)多個(gè)支架23固定 在鉆鋌的泥漿通道內(nèi)；加速器中子源22由中子管和中子管高壓電路和控制電路組成；供電 電壓和控制信號(hào)通過(guò)一個(gè)支架23內(nèi)的導(dǎo)線(xiàn)孔24輸出到加速器中子源22 ；中子管的靶端四 位于加速器的下部。加速器中子源22的下方為快中子屏蔽體30，用于屏蔽進(jìn)入泥漿道的快中子。加速 器中子源22的輸出通過(guò)快中子監(jiān)測(cè)探測(cè)器31進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，中子通量測(cè)量結(jié)果用于方位 中子孔隙度校正。快中子監(jiān)測(cè)器31安裝在屏蔽體靠近加速器中子源22的靶端四一側(cè)，中 子監(jiān)測(cè)器31的輸出通過(guò)一個(gè)支架23中的導(dǎo)線(xiàn)孔M傳送給中子測(cè)量電路27a，然后通過(guò)總 控電路27b對(duì)中子計(jì)數(shù)率測(cè)量進(jìn)行規(guī)一化處理。在距中子源縱向較近位置的鉆鋌外壁圓周，間隔分布多個(gè)小尺寸中子探測(cè)器，稱(chēng) 近中子探測(cè)器組25。主要用于記錄來(lái)自井眼和周?chē)貙硬煌轿坏臒嶂凶油坑?jì)數(shù)，記錄 的超熱中子主要反映井眼介質(zhì)對(duì)中子的減速情況。近中子探測(cè)器組陣列25間隔分布于鉆鋌壁靠近地層的圓周上，距中子源縱向的距離為25cm-40cm。中子探測(cè)器的數(shù)量根據(jù)所需的 方位分辨率確定，數(shù)量范圍為4-20。在距中子源縱向較遠(yuǎn)位置的鉆鋌外壁圓周，間隔分布多個(gè)大尺寸中子探測(cè)器，稱(chēng) 遠(yuǎn)中子探測(cè)器組26。主要用于記錄來(lái)自井眼和周?chē)貙硬煌轿坏臒嶂凶油坑?jì)數(shù)，記錄 的超熱中子主要反映地層對(duì)中子的減速情況。遠(yuǎn)中子探測(cè)器組沈間隔分布于鉆鋌壁靠近 地層的圓周上，中子探測(cè)器的數(shù)量根據(jù)所需的方位分辨率確定。近中子近探測(cè)器組25與遠(yuǎn)中子探測(cè)器組沈中每個(gè)獨(dú)立的探測(cè)器分布在上下同一 縱向軸線(xiàn)上。近中子近探測(cè)器組25與遠(yuǎn)中子探測(cè)器組沈中，其中上下同一軸線(xiàn)上的一對(duì) 探測(cè)器設(shè)定為參考探測(cè)器組，例如中子參考探測(cè)器2 和遠(yuǎn)中子參考探測(cè)器^a。并且，近 中子參考探測(cè)器2 和遠(yuǎn)中子參考探測(cè)器^a與方位測(cè)量電路板27c安裝于同一軸線(xiàn)上。方位測(cè)量電路27c中的方位角的測(cè)量采用單片磁阻式傳感器和單片加速度計(jì)，二 者通過(guò)芯片焊接安裝于電路板上。中子發(fā)射控制裝置的所有電子線(xiàn)路，如中子測(cè)量電路27a、控制電路27b和方位測(cè) 量電路27c、電源和信號(hào)等傳輸線(xiàn)均安裝在鉆鋌壁中。在本實(shí)施例中，可由中子發(fā)射控制裝置提供加速器中子源工作所需的供電電壓、 電流及中子發(fā)射所需的激勵(lì)信號(hào)。加速器中子源的發(fā)射和禁止操作可在中子發(fā)射控制裝置 的統(tǒng)一管理下執(zhí)行。加速器中子源靶端四與快中子監(jiān)測(cè)探頭31位于在同一軸線(xiàn)上，并安裝于鉆挺20 的泥漿通道21中。中子強(qiáng)度測(cè)量電路及起下鉆監(jiān)測(cè)電路安裝在臨近監(jiān)測(cè)探頭的鉆挺壁內(nèi)，電路與探 頭之間通過(guò)固定支架通道傳送供電及測(cè)量脈沖。中子供電及發(fā)射驅(qū)動(dòng)控制電路位于加速器 中子源上方的鉆挺壁內(nèi)，與中子源供電電電路和激勵(lì)信號(hào)源位于同一電路板中。中子發(fā)射 控制裝置位于鉆挺壁內(nèi)，二者通過(guò)板端連接器進(jìn)行電器連接。由于中子發(fā)射控制裝置直接 與加速器中子源進(jìn)行電器連接，為了避免長(zhǎng)信號(hào)路徑上的干擾，電路板安裝在中子源電路 的鄰近位置并采取相應(yīng)的隔離措施。中子監(jiān)測(cè)探頭31采用He-3熱中子探測(cè)器，探頭外快中子屏蔽30選用摻雜炭化硼 的聚四氟乙烯材料，鎘屏蔽套包裹在He-3探測(cè)器表面。如圖5所示，中子多重發(fā)射控制電路主要由嵌入式控制器100、狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路101、 快中子監(jiān)測(cè)電路102加速器供電電路201，控制開(kāi)關(guān)202及激勵(lì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路203、控制開(kāi) 關(guān)204、數(shù)字控制邏輯電路205所組成。中子發(fā)射控制裝置采用的嵌入式控制器為8位的 MCU，通過(guò)內(nèi)嵌的SPI總線(xiàn)與主處理器通信，接收主系統(tǒng)及其他并行子系統(tǒng)的參數(shù)和數(shù)據(jù)。 供電電路201提供中子源的供電高壓，高電壓通過(guò)控制開(kāi)關(guān)202輸出到加速器中子源22。 中子源發(fā)射激勵(lì)信號(hào)發(fā)生及驅(qū)動(dòng)電路203，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)204輸出到加速器中子源22的控 制輸入端。加速器中子源供電和激勵(lì)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和關(guān)斷由組合控制邏輯電路205的輸 出信號(hào)控制。狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路101的起下鉆狀態(tài)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)結(jié)果用于中子發(fā)射控制決策，狀 態(tài)信號(hào)輸出到組合控制邏輯單元，控制中子發(fā)射?？熘凶颖O(jiān)測(cè)單元102提供的中子強(qiáng)度監(jiān) 測(cè)結(jié)果，通過(guò)嵌入式控制器的I/O端輸出到數(shù)字控制邏輯電路205，實(shí)施對(duì)中子源的發(fā)射控 制。數(shù)字控制邏輯電路205可包括中子源一次關(guān)閉單元103用于根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào)控制所 述的加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元104用于獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子 源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源一次開(kāi)啟單元105用于根據(jù)下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子 源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi)啟單元106用于獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度 信息，如果快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。中子發(fā)射狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)主系統(tǒng)經(jīng)SPI總線(xiàn)送到發(fā)射控制系統(tǒng)，更主要的是為 系統(tǒng)的測(cè)量提供校正數(shù)據(jù)。起下鉆狀態(tài)由發(fā)射控制MCU內(nèi)置的電壓比較器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè) 結(jié)果一方面用以中子發(fā)射控制，同時(shí)也為主系統(tǒng)其他操作提供使用。在中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程中，起下鉆狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)電路檢測(cè)到儀 器處于起鉆狀態(tài)時(shí)，電路輸出高電平，反之輸出為低電平。這樣，狀態(tài)信號(hào)不僅迅速地觸發(fā) 了控制開(kāi)關(guān)；而且起下鉆狀態(tài)信號(hào)的上升沿和下降沿將同時(shí)觸發(fā)MCU中斷，在中斷服務(wù)程 序中再一次通過(guò)軟件進(jìn)行中子發(fā)射和關(guān)斷控制。由于加速器中子源只允許在下鉆測(cè)量時(shí)才開(kāi)啟發(fā)射，同時(shí)在地面測(cè)試及配置操作 屬于遠(yuǎn)距離操作，為確保中子發(fā)生器的可靠開(kāi)啟/禁止及地面輻射操作的安全，必須實(shí)施 中子發(fā)射的多重控制管理。如圖6所示，當(dāng)井下測(cè)量單元根據(jù)起下鉆狀態(tài)開(kāi)啟或關(guān)斷了中子發(fā)射之后，為了 保證萬(wàn)無(wú)一失，中子發(fā)射控制單元還要查詢(xún)快中子監(jiān)測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果。當(dāng)軟、硬件發(fā)射控 制開(kāi)啟之后，如果查詢(xún)到快中子監(jiān)測(cè)單元未檢測(cè)到中子，那么還需再次通過(guò)軟件控制開(kāi)啟 中子發(fā)射。同樣地，當(dāng)軟、硬件發(fā)射控制關(guān)斷之后，如果查詢(xún)到快中子監(jiān)測(cè)單元還能檢測(cè)到 中子，那么還需再次通過(guò)軟件控制關(guān)斷中子發(fā)射。隨鉆中子測(cè)量裝置在地面的操作主要包括下井前的井場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)置、室內(nèi)儀器調(diào) 試、刻度及方法試驗(yàn)。由于涉及人員操作輻射安全問(wèn)題，因此中子發(fā)射的控制就更為關(guān)鍵。 圖7為地面控制結(jié)構(gòu)框圖。地面計(jì)算機(jī)與井下主控單元進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，通過(guò)軟件操作向井 下發(fā)送控制命令。地面軟件缺省的控制狀態(tài)設(shè)計(jì)成“禁止中子發(fā)射”。當(dāng)確認(rèn)準(zhǔn)備好，需要 開(kāi)啟中子發(fā)射時(shí)，則取消“禁止中子發(fā)射”復(fù)選框內(nèi)容，然后點(diǎn)擊“執(zhí)行命令”開(kāi)啟中子發(fā)射。 為防操作人員的誤操作，軟件設(shè)計(jì)有確認(rèn)提醒功能，在執(zhí)行“開(kāi)啟中子發(fā)射”命令時(shí)，軟件彈 出對(duì)話(huà)框，再次提醒操作者是否確認(rèn)執(zhí)行此操作。地面操作和下井測(cè)量通常采用的是不同的系統(tǒng)供電系統(tǒng)，在加速器中子源采用地 面供電時(shí)，為確保地面操作安全，使中子發(fā)射在上電工作時(shí)處于發(fā)射關(guān)斷狀態(tài)，還需要主系 統(tǒng)參與井下供電電源進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管。地面提供的系統(tǒng)供電電源送到井下之后，井下電源管 理模塊將進(jìn)一步判斷系統(tǒng)的供電是來(lái)自于井下發(fā)電機(jī)還是地面測(cè)試供電，確定系統(tǒng)是否處 于地面工作模式，然后執(zhí)行相應(yīng)控制操作。復(fù)雜的油氣藏必須采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行開(kāi)采，而孔隙度參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量 對(duì)鉆井導(dǎo)向操作至關(guān)重要。本實(shí)施例在攜帶加速器中子源的隨鉆中子孔隙度測(cè)量中，實(shí)現(xiàn) 了根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的跟蹤來(lái)自動(dòng)控制中子源的中子發(fā)射，確保系統(tǒng)操作安全。本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上 實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技 術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍和材料上均會(huì)有改變之處， 綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法，其特征是，所述的方法包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或下鉆 狀態(tài)信號(hào)；監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中子強(qiáng)度信息； 根據(jù)所述的起鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子； 獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果所述的快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快 中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；根據(jù)所述的下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子； 獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果所述的快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到 快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。
2.一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制裝置，其特征是，所述的裝置包括 起下鉆監(jiān)測(cè)單元，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或下鉆狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中子強(qiáng)度信息； 中子源一次關(guān)閉單元，用于根據(jù)所述的起鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā) 射中子；中子源二次關(guān)閉單元，用于獲取關(guān)閉加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果所述的 快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源一次開(kāi)啟單元，用于根據(jù)所述的下鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi)啟單元，用于獲取開(kāi)啟加速器中子源后的快中子強(qiáng)度信息，如果所述的 快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。
3.一種鉆鋌短節(jié)，所述的鉆鋌短節(jié)包括鉆鋌本體；其特征是，所述的鉆鋌短節(jié)還包括加速器中子源，安裝于所述鉆鋌的泥漿液通道內(nèi)，用于發(fā)射中子； 起下鉆監(jiān)測(cè)單元，安裝于所述鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò) 程的起/下鉆狀態(tài)，生成對(duì)應(yīng)的起鉆狀態(tài)信號(hào)或下鉆狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元，安裝于所述鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成對(duì)應(yīng)的快中 子強(qiáng)度信息；中子源一次關(guān)閉單元，安裝于所述鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于根據(jù)所述的起鉆狀態(tài)信號(hào)控 制所述的加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元，安裝于所述鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于獲取關(guān)閉所述的加速器中子 源后的快中子強(qiáng)度信息，如果所述的快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制所述的 加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源一次開(kāi)啟單元，安裝于所述鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于根據(jù)所述的下鉆狀態(tài)信號(hào)控 制所述的加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi)啟單元，安裝于所述鉆鋌的鉆鋌壁內(nèi)，用于獲取開(kāi)啟所述的加速器中子 源后的快中子強(qiáng)度信息，如果所述的快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，則再次控制所述 的加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆鋌短節(jié)，其特征是，所述的快中子監(jiān)測(cè)單元還包括快中子 監(jiān)測(cè)探頭和中子屏蔽體；所述的快中子監(jiān)測(cè)探頭與所述加速器中子源的靶端位于同一軸線(xiàn)上，并安裝于所述鉆 鋌的泥漿液通道內(nèi)；所述的中子屏蔽體用于屏蔽所述的快中子監(jiān)測(cè)探頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆鋌短節(jié)，其特征是，所述的中子源一次關(guān)閉單元包括供電 電路控制開(kāi)關(guān)和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)；所述的中子源一次關(guān)閉單元根據(jù)所述的起鉆狀態(tài)信號(hào)控制所述的供電電路控制開(kāi)關(guān) 和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使所述的加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆鋌短節(jié)，其特征是，所述的中子源二次關(guān)閉單元包括供電 電路控制開(kāi)關(guān)和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)；所述的中子源二次關(guān)閉單元根據(jù)快中子強(qiáng)度信息為監(jiān)測(cè)到快中子，控制所述的供電 電路控制開(kāi)關(guān)和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使所述的加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中 子。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆鋌短節(jié)，其特征是，所述的中子源一次開(kāi)啟單元包括供電 電路控制開(kāi)關(guān)和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)；所述的中子源一次開(kāi)啟單元根據(jù)所述的下鉆狀態(tài)信號(hào)控制所述的供電電路控制開(kāi)關(guān) 和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)閉合，使所述的加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆鋌短節(jié)，其特征是，所述的中子源二次開(kāi)啟單元包括供電 電路控制開(kāi)關(guān)和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)；所述的中子源二次開(kāi)啟單元根據(jù)快中子強(qiáng)度信息為未監(jiān)測(cè)到快中子，控制所述的供電 電路控制開(kāi)關(guān)和激勵(lì)及驅(qū)動(dòng)電路控制開(kāi)關(guān)閉合，使所述的加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種隨鉆中子孔隙度測(cè)量的中子發(fā)射控制方法、裝置及短節(jié)，該裝置包括起下鉆監(jiān)測(cè)單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中子孔隙度隨鉆測(cè)量過(guò)程的起/下鉆狀態(tài)，生成狀態(tài)信號(hào)；快中子監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)快中子強(qiáng)度，生成快中子強(qiáng)度信息；中子源一次關(guān)閉單元，根據(jù)起鉆狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源二次關(guān)閉單元，用于根據(jù)快中子強(qiáng)度信息再次控制加速器中子源關(guān)閉以停止發(fā)射中子；中子源一次開(kāi)啟單元，根據(jù)狀態(tài)信號(hào)控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子；中子源二次開(kāi)啟單元，根據(jù)快中子強(qiáng)度信息再次控制加速器中子源開(kāi)啟以發(fā)射中子。以解決中子源的安全性問(wèn)題、中子發(fā)射監(jiān)測(cè)和控制問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21B47/12GK102080538SQ20101059315
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者宋延淳, 王鵬, 艾維平, 鄧樂(lè) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院